微生物学PPT

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1、1,微 生 物 学,微生物教研室,2,绪 论,3,五、绪 论,1、什么是微生物 2、微生物在生物界的位置 3、微生物的五大共性 4、微生物与人类的关系微生物学的发展促进了人类的进步 5、微生物学的发展 6、微生物学及其分科 7、微生物学对生命科学的贡献 8、21世纪微生物学的展望,4,微生物（microorganism，microbe）： 一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。 它们都是一些个体微小（一般 0.1mm）、构造简单的低等生物(单细胞或结构较为简单的多细胞生物、甚至没有细胞结构的生物)。,一、什么是微生物,5,（一）微生物的特点,1、小 个体微小 m级:光学显微镜可见（细胞）；

2、nm级:电子显微镜下可见（细胞器、病毒）。 2、简 构造简单 单细胞、简单多细胞、非细胞（分子生物）。 3、低 进化地位低,6,肉 眼 可 观 察 到 微 生 物 聚 集 的 群 体 菌 落,7,（二）微生物的种类,微生物类群十分庞杂，包括真核类、原核类及非细胞类。 真核类：属于真核生物的真菌（酵母菌、霉菌和蕈 菌），单细胞藻类、原生动物等； 原核类：属于原核生物的细菌（真细菌和古细菌）、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体等； 非细胞类：无细胞结构的病毒、类病毒、拟病毒等。,8,二、微生物在生物界的位置,（一）生物的界级分类学说 （二）分类单位与命名,9,（一）生物的界级分类学说,随着

3、人们对微生物认识的逐步深化，近一百多年来，从两界系统经历过三界系统、四界系统、五界系统甚至六界系统，最后又出现了三原界（或三总界）系统。,图 生物界级学说的发展（阴影部分为微生物）,10,1、二界系统,动物界、植物界。 人们对于动植物形态和类别的认识有了一些系统的知识。 我国春秋时期已形成了对生物分成动物和植物两大类的认识（周礼地官、考工记等著作中），这就是最早的“二界系统”。 于公元前4世纪时亚里斯多德也提出了生物可分为动物和植物的“两界系统”。 对两界系统较为科学的叙述是1753年瑞典博物学家林奈在植物种志中提出来的。,11,2、三界系统,德国动物学家ENHaeckel（1866）提出：

4、动物界、植物界、原生生物界（Protista）。 原生生物界主要由一些单细胞生物及“无核类” （Monera）生物组成，包括细菌、藻类、 真菌和原生动物。,12,3、四界系统,1938年Copeland提出四界，1956年成熟： 植物界； 动物界 原生动物外除； 原始生物界 包括原生动物、真菌、部分藻类； 菌界-原核生物界（Monera） 包括细菌、蓝细菌。,13,4、五界系统,1969年Whittaker提出了五界学说，五界系统包括： 动物界（Animalia）； 植物界（Plantae）； 原生生物界（Protista） 包括原生动物、单细胞藻类、粘菌等； 真菌界（Fungi） 包括真菌和

5、酵母菌； 原核生物界（Monera）包括细菌、蓝细菌等。,14,图 Whittaker的五界系统示意图,以纵向显示从原核生物到真核单细胞生物再到真核多细胞生物的三大进化阶段， 而以横向显示光合营养（photosynthesis）、吸收式营养（absorption）和摄食 式营养（ingestion）这三大进化方向。,15,5、六界系统,后生动物界（Metazoa）；后生植物界（Metaphyta）; 真菌界；原生生物界；原核生物界；病毒界（Archetista）。 我国学者王大耜等（1977）在Whittaker五界系统的基础上，也提出过应增加一个病毒界（Vira）的六界系统： 动物界；植物界

6、；原生生物界；真菌界； 原核生物界； 病毒界。 1996年美国P.H.Raven等的六界系统： 动物界；植物界；原生生物界；真菌界； 真细菌界； 古细菌界。,16,6、三总界五界系统,我国学者陈世骧（1979年）等按生物历史发展的三个阶段的不同将生物分为来分三个总界，再按生理、生态特性的差别分五个界。 非细胞总界（SuperkingdomAcytonia） 原核总界（SuperkingdomProcaryota） 1细菌界（KingdomMycomonera） 2蓝细菌界（KingdomPhycomonera） 真核总界（SuperkingdomEucaryota） 3植物界（KingdomP

7、lantae） 4真菌界（KingdomFungi） 5动物界（KingdomAnimalia）,17,7、三原界系统,根据16SrRNA核苷酸顺序的同源性测定，1978年RHWhittaker和LMargulis提出了三原界（Urkingdom）学说。在生物进化过程的早期，存在着一类各生物的共同祖先，由它分三条进化路线，亦即形成了三个原界： 古细菌（Archaebacteria）原界 包括产甲烷菌，极端嗜盐菌和嗜热嗜酸菌； 真细菌（Eubacteria）原界 包括蓝细菌和各种除古细菌以外的其他原核生物； 真核生物（Eucaryotes）原界 包括原生生物、真菌、动物和植物。,18,图 三原界

8、系统图示,19,（二）分类单位与命名,1、分类单位 界，门，纲，目，科，属，种。 种是最基本的分类单位,它是一大群表型特征高度相似，亲缘关系极其相近，与同属内其它种有着明显差异的菌株的总称。 种以下又分亚种(变种)，型，类群，菌株(品系)。,20,按照国际细菌命名法规，采用林奈氏双名法。 属名 + 种名 +命名人 属名：名词，斜体，首字母大写，一般描绘主要形 态或生理特征。 种名：形容词，斜体，小写，代表一个种次要特征。 如大肠杆菌: Escherichia coli (Migula) Castellani 使科研周期大为缩短、空间减少、经费降低、效率提高。 但若是有害微生物,将会给人类带来极

9、大的损失和危害.,（三） 生长旺，繁殖快,27,表13 若干微生物的代时及每日增殖率 微生物名称 代时 每日分裂次数 温度 每日增殖率乳酸菌 38分 38 25 2.71011大肠杆菌 18分 80 37 1.21024根瘤菌 110分 13 25 8.2103枯草杆菌 31分 46 30 7.01013光合细菌 144分 10 30 1.0103酿酒酵母 120分 12 30 4.1103小球藻 7小时 3.4 25 10.6念珠藻 * 23小时 1.04 25 2.1硅藻 17小时 1.4 20 2.64草履虫 10.4小时 2.3 26 4.92* 为念珠蓝菌属 (Nostoc) 的旧称

10、，与细菌同属原核生物。,28,（四）适应强、易变异,1、适应强 微生物具有极其灵活的适应性或代谢调控机制，这是任何高等动、植物无法比拟的。微生物 对环境条件尤其是地球上的极端环境有极其惊人的适应能力,堪称“生物界之最”。,任何有其它生物生存的环境中，都能找到微生物。而在其它生物不可能生存的极端环境中也有微生物存在。,29, 突变频率虽低，但因繁殖快，数量多，与外界环境直接接触，因而在短时间内可出现大量变异的后代。,2、易变异 微生物一般都是单细胞、简单多细胞或非细胞的，通常都是单倍体（n），容易发生变异（变异频率十分低10-5 10-10）。最常见的变异形式是基因突变。 微生物的变异有：有益变

11、异和有害变异。,30,（五）分布广、种类多,万米深海、85公里高空、 地层下128米和427米 沉积岩中都发现有微生物存在。,1、分布广,微生物因其体积小、重量轻，可以随空气流动到处传播。但其怕明火，地球上除了火山的中心区域外，到处都有微生物的踪迹。,31,（1） 物种的多样性 （2） 生理代谢类型的多样性 （3） 代谢产物的多样性 （4） 遗传基因的多样性 （5） 生态类型的多样性,2、种类多,32,（1） 物种的多样性 微生物的总数约为50万 600万种，已记载过的约20万种（1995年）。其中原核生物3500种，病毒4000种，真菌9万种，原生动物和藻类10万种。 （2） 生理代谢类型的

12、多样性 微生物的生理代谢类型之多，是动、植物所大不能及的。 表现在：对各种物质甚至有毒物质的分解、多种产能方式、生物固氮作用、合成各种次生代谢产物和复杂有机物、对复杂有机分子基团的生物转化、抵抗极端环境的能力等等。,33,（3） 代谢产物的多样性 微生物究竟能产多少种代谢产物，是一个不容易准确回答的问题。 （4） 遗传基因的多样性 微生物基因组种类多样（2000年5月止，已发表的微生物基因组31个、即将发表的15个、正在进行的106个），基因库资源丰富。 （5） 生态类型的多样性 微生物广泛分布于地球表面各处及各种极端环境；微生物与微生物或与其它生物间还存在众多的相互依存关系（互生、共生、寄生

13、、拮抗、捕食等），如此众多的生态系统类型就会产生出各种相应生态型的微生物。,34,微生物的“生物界之最”,个体最小,形态最简,胃口最大,食谱最广,繁殖最快,数量最多,变异最易,抗性最强,休眠最长,种类最多,分布最广,起源最早,发现最晚,界级最宽,35,四、 微生物与人类的关系微生物学的发展促进了人类的进步,（一） 害 在人类历史上微生物给人类带来很多大灾难。 （二） 益 微生物对于人类“益大于害”，生产、生活都离不开微 生物。 （三） 微生物的应用 微生物的生理及代谢类型多种多样、代谢活力强、代 谢产物多种多样，已广泛应用于工农业生产、医药卫 生、环境保护等方面。,36,1、工业 通过微生物的

14、工业化培养，为人类生产出多种产品。 （1） 食品（发酵食品、食品添加剂、调料等） （2） 化工（酶制剂、氨基酸、有机酸、新材料开发等生物化工） （3） 石油、选矿、冶金,37,酸酸的食物,食物變酸後，有的能吃，有的不能吃。 有些酸酸的食物是人類利用微生物製造出來的 利用顯微鏡可以觀察到發酵食物中的微生物,人們利用微生物製造出來的食物很多，如 酒 麵包 饅頭 泡菜 發酵乳起司養樂多醃漬醬菜 豆腐乳,38,2、农业 微生物在当代农业生产中具有十分显著的作用。 （1） 农药（农用抗菌素、微生物生物农药防治害虫、防治有害微生物、农作物有害植物等） （2） 肥料（堆肥、厩肥、固氮作用的菌肥） （3） 植

15、物生长刺激素（赤霉素920） （4） 饲料（微生物分解有机物质、菌体蛋白SCP，single cell protein） （5） 畜用生物制品（免疫制剂、药剂） （6） 微生物能源沼气发酵 （7） 食用、药用真菌,39,3、医药卫生 （1）医药 抗生素、免疫制品、生物药品、药用真菌等，用“工程菌”生产药物（脑菲肽、胰岛素、干扰素等）。 （2）消毒灭菌 利用物理或化学方法杀灭物品上病原微生物或全部微生物。 4、环境保护 目前，在污水处理中，微生物起着重要作用，有的固体废弃物也可用微生物处理。,微生物处理腈纶废水的塔式滤池,40,5、生物工程学（生物技术）,以生物学的理论和技术为基础（特别是其中的微生物学、遗传学、生物化学和细胞学），结合化工、机械、电子计算机等现代工程技术，充分运用分子生物学的最新成就，自觉地操纵遗传物质，定向地改造生物或其功能，短期内创造出具有超远缘性状的新物种。再通过合适的生物反应器，对这类“工程菌”或“工程细胞株”进行大规模的培养。以产生大量有用代谢产物或发挥它们独特生理功能的一门新兴技术。,41,生物工程,商品生产,改造物种,常规菌(或常规细胞株) 遗传工程 细胞工程 “工程菌”（或“工程细胞株”）, 微生物工程 酶工程 生物反应器工程 经济效益 大量产品 社会效益 生态效益,42,微生物工程的内容,微